El vehículo de investigación de alunizaje de Bell Aerosystems ( LLRV , apodado Flying Bedstead ) [1] fue un programa de la era del Proyecto Apolo para construir un simulador para los alunizajes . Los LLRV fueron utilizados por el FRC, ahora conocido como Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA , en la Base de la Fuerza Aérea Edwards , California, para estudiar y analizar las técnicas de pilotaje necesarias para volar y aterrizar el Módulo Lunar Apolo en el entorno de baja gravedad de la Luna. [2]
Los vehículos de investigación eran vehículos de despegue vertical que utilizaban un único motor a reacción montado en un cardán de modo que siempre apuntara verticalmente. Se ajustó para cancelar 5/6 del peso del vehículo, y el vehículo utilizó cohetes de peróxido de hidrógeno que podían simular con bastante precisión el comportamiento de un módulo de aterrizaje lunar.
El éxito de los dos LLRV llevó a la construcción de tres vehículos de entrenamiento de aterrizaje lunar ( LLTV ), una versión mejorada del LLRV, para uso de los astronautas del Apolo en el Centro de naves espaciales tripuladas en Houston, Texas, predecesor del Centro Espacial Johnson de la NASA . Un LLRV y dos LLTV fueron destruidos en accidentes, pero el sistema de asiento eyectable del cohete recuperó al piloto de manera segura en todos los casos.
La fase final de cada aterrizaje del Apolo fue pilotada manualmente por el comandante de la misión. Debido a problemas con la selección del lugar de aterrizaje, Neil Armstrong , comandante del Apolo 11 , dijo que su misión no habría tenido éxito sin un entrenamiento exhaustivo sobre los LLTV. La selección para la formación LLTV estuvo precedida por la formación en helicóptero. En una entrevista de 2009, el astronauta Curt Michel afirmó: "Para las naves aéreas, el helicóptero era lo más parecido en términos de características al módulo de aterrizaje lunar. Así que si no recibías entrenamiento en helicóptero, sabías que no ibas a ir. Ese tipo de Le dio distancia." [3] Incluso Tom Stafford y Gene Cernan no recibieron entrenamiento LLTV para su misión Apolo 10 , que fue el primer vuelo del Módulo Lunar a la Luna, porque la NASA "no tenía planes de aterrizar en el Apolo 10", por lo que "no había No tiene sentido entrenar en el LLTV. Cernan sólo recibió este entrenamiento después de ser asignado como comandante de respaldo del Apolo 14 , y en 1972 fue el último en volar el LLTV mientras se entrenaba como comandante del Apolo 17 , la misión de aterrizaje final. [4]
Construidos con vigas de aleación de aluminio , los LLRV estaban propulsados por un motor turbofan General Electric CF700-2V con un empuje de 4200 lbf (19 kN), montado verticalmente en un cardán . El motor elevó el vehículo a la altitud de prueba y luego se aceleró para soportar cinco sextas partes del peso del vehículo, simulando la gravedad reducida de la Luna. Dos cohetes elevadores de peróxido de hidrógeno con un empuje que podía variar de 100 a 500 lbf (440 a 2200 N) manejaban la velocidad de descenso y el movimiento horizontal del vehículo. Dieciséis propulsores de peróxido de hidrógeno más pequeños, montados en pares, daban al piloto el control de cabeceo, guiñada y balanceo.
El piloto tenía un asiento eyectable . Al activarse, impulsó al piloto hacia arriba desde el vehículo con una aceleración de aproximadamente 14 veces la fuerza de la gravedad durante aproximadamente medio segundo. Desde el suelo, era suficiente impulsar el asiento y el piloto a una altitud de unos 80 m (250 pies), donde el paracaídas del piloto podía desplegarse de forma automática y exitosa. Fabricado por Weber Aircraft LLC , fue uno de los primeros asientos eyectables cero-cero , capaz de salvar al operador incluso si el avión estaba parado en tierra, una necesidad dada la baja y lenta envolvente de vuelo del LLRV. [5] [6] [7]
Después de una planificación conceptual y reuniones con ingenieros de Bell Aerosystems, Buffalo, Nueva York, una compañía con experiencia en aviones de despegue y aterrizaje verticales ( VTOL ), la NASA otorgó a Bell un contrato de estudio de 50.000 dólares en diciembre de 1961. Bell había concebido de forma independiente un avión similar, libre. simulador de vuelo, y de este estudio surgió el respaldo de la sede de la NASA al concepto LLRV, lo que resultó en un contrato de producción de 3,6 millones de dólares otorgado a Bell el 1 de febrero de 1963, para la entrega del primero de dos vehículos para estudios de vuelo en el FRC dentro de 14 meses.
LLRV-1 fue enviado desde Bell a FRC en abril. El LLRV-2 también se envió al mismo tiempo, pero en partes. Debido a un posible sobrecoste, el director de FRC, Paul Bickle, decidió ensamblarlo y probarlo en FRC. Entonces el énfasis estuvo en LLRV-1. Primero se preparó para volar en una mesa basculante construida en FRC para evaluar el funcionamiento de su motor sin tener que volarlo. La escena luego se trasladó a la antigua zona de la Base Sur de Edwards.
Los primeros tres vuelos del #1 fueron realizados el 30 de octubre de 1964 por el piloto de pruebas de investigación senior del FRC, Joe Walker . Continuó pilotando varios vuelos hasta diciembre de 1964, después de lo cual los vuelos fueron compartidos con Don Mallick, también piloto de investigación del FRC, y Jack Kleuver, piloto senior de pruebas de helicópteros del ejército. Los pilotos del Centro de naves espaciales tripuladas de la NASA (más tarde Centro espacial Johnson) también realizaron vuelos de familiarización, Joseph Algranti y HE Ream.
Posteriormente se realizaron modificaciones en las cabinas de ambos LLRV para simular mejor el Módulo Lunar real. Estos incluyeron la adición del controlador manual de tres ejes y el acelerador del LM. También se agregó una cabina de poliestireno para simular la vista restringida del piloto en el LM.
El último vuelo del LLRV en FRC tuvo lugar el 30 de noviembre de 1966. En diciembre de 1966, el vehículo número 1 fue enviado a Houston, seguido del número 2 en enero de 1967. Durante los dos años anteriores, se realizaron un total de 198 vuelos de LLRV-1 y Se habían realizado seis vuelos del LLRV-2 sin sufrir accidentes graves.
El primer vuelo LLRV de Neil Armstrong se realizó en el vehículo número 1 el 27 de marzo de 1967 desde su base en una esquina de la Base de la Fuerza Aérea de Ellington , la sede de las operaciones de aviones del Centro Espacial Johnson. Joe Algranti, jefe de la División de Operaciones de Aeronaves de JSC, y el piloto de pruebas HE Ream también realizaron vuelos ese mes. Ambos observaron, al igual que Armstrong y los demás astronautas, que si se desarrollaba un problema grave de control, el piloto no tenía más remedio que eyectarse, ya que el vehículo sólo operaba a una altitud máxima de 500 pies (200 m).
El 6 de mayo de 1968, Armstrong se vio obligado a utilizar el asiento eyectable del LLRV-1 desde unos 60 m (200 pies) de altitud después de un problema de control, y tuvo unos cuatro segundos con su paracaídas lleno antes de aterrizar ileso en el suelo. LLRV-1 se perdió. [8] La junta de investigación de accidentes encontró que el combustible para los propulsores de control de actitud del vehículo se había agotado y que los fuertes vientos fueron un factor importante. Como resultado, la dirección de JSC decidió cancelar más vuelos de LLRV, ya que el primer LLTV estaba a punto de ser enviado desde Bell a Ellington para comenzar las pruebas en tierra y en vuelo.
LLRV-2 (NASA 951) finalmente fue devuelto al Centro de Investigación de Vuelo Armstrong , donde se exhibe como un artefacto de la contribución del centro al programa Apolo. [8]
Las negociaciones entre JSC y Bell Aerosystems para tres LLTV (LLTV-1 a 3), una versión de entrenamiento mejorada del LLRV, se iniciaron en octubre de 1966 y finalmente se firmó un contrato de 5,9 millones de dólares para tres vehículos en marzo de 1967. [9]
En junio de 1968, Bell entregó el primer vehículo (LLTV-1) a Ellington para comenzar sus pruebas en tierra y en vuelo por parte de la División de Operaciones de Aeronaves (AOD) de JSC. El jefe de AOD, Joe Algranti, fue el piloto de pruebas principal de su primer vuelo en agosto de 1968. Las pruebas de vuelo continuaron hasta el 8 de diciembre, cuando Algranti perdió el control del LLTV-1 durante un vuelo para ampliar la gama de velocidad del vehículo. [8] [10] Logró expulsarse solo tres quintos de segundo antes de que el vehículo golpeara el suelo, lo que se cree que fue el resultado de su intento de recuperar el control.
La investigación del accidente encontró que los controladores de tierra habían elegido no monitorear en tiempo real los propulsores de actitud que controlaban el movimiento de guiñada del vehículo y, a la velocidad a la que volaba Algranti, los propulsores habían sido dominados por las fuerzas aerodinámicas del LLTV, lo que provocó que Algranti perdiera control. Debido a las estrictas limitaciones de costos del LLRV y LLTV, se evitaron las pruebas en el túnel de viento en favor de pruebas de vuelo cuidadosas para evaluar las características aerodinámicas de los vehículos. Sin embargo, después de revisar los resultados de la investigación del accidente, se decidió que el tercer LLTV (LLTV-3) se cargaría en el Super Guppy de la NASA y se trasladaría al Centro de Investigación Langley en Virginia para realizar pruebas en su túnel de viento a gran escala. Las pruebas se iniciaron el 7 de enero de 1968 y finalizaron un mes después, el 7 de febrero.
Rápidamente se determinó que la causa de la divergencia era la cubierta de espuma de poliestireno de la cabina. Cuando el ángulo de deslizamiento lateral del vehículo alcanzó menos dos grados, rápidamente se acumuló una fuerza de guiñada que excedió la capacidad de los propulsores de guiñada para contrarrestar. La solución que se decidió fue simplemente quitar la parte superior del recinto, ventilándolo y eliminando la fuerza de guiñada excesiva. A partir de los resultados del túnel de viento también fue posible desarrollar una envolvente de vuelo preliminar para el LLTV, definiendo su velocidad máxima permitida en varios ángulos de ataque y deslizamiento lateral. Sin embargo, todo esto tuvo que ser verificado mediante pruebas de vuelo, ya que en el túnel no fue posible obtener buenos datos con el motor en marcha.
El 5 de marzo de 1969, el director de JSC, Dr. Robert Gilruth , nombró una Junta de Revisión de la Preparación de Vuelo de LLTV de alto nivel . Estaba formado por él como presidente, con los miembros de la junta Chris Kraft , jefe de Operaciones de la Misión; George Low , jefe del Programa Apollo de JSC; Max Faget , director de ingeniería de JSC y el astronauta Deke Slayton , director de operaciones de la tripulación de vuelo. La junta revisó los resultados del túnel de viento y el 30 de marzo aprobó la reanudación de los vuelos de prueba en LLTV-2. [8] El programa de prueba de 18 vuelos, todos realizados por HE Ream, se completó con éxito el 2 de junio. Por lo tanto, en el mes anterior al lanzamiento del Apolo 11, Armstrong pudo completar su entrenamiento de vuelo LLTV. Comentó después de su regreso:
Eagle (el módulo lunar) volaba de manera muy parecida al vehículo de entrenamiento de aterrizaje lunar que había volado más de 30 veces en la base de la Fuerza Aérea de Ellington, cerca del Centro Espacial. Había hecho de 50 a 60 aterrizajes en el entrenador, y la trayectoria final que volé hasta el aterrizaje fue muy parecida a la que volé en la práctica. Eso, por supuesto, me dio mucha confianza: una cómoda familiaridad.
En la biografía autorizada de Armstrong de 2005, First Man: The Life of Neil A. Armstrong , se cita al astronauta Bill Anders describiendo al LLTV como "un héroe poco reconocido del Programa Apolo". Aunque Armstrong tuvo que expulsarse del LLRV, ningún otro astronauta tuvo que expulsarse del LLTV, y todos los pilotos del Módulo Lunar durante la misión final del Apolo 17 se entrenaron en el LLTV y volaron a un aterrizaje en la Luna con éxito.
En enero de 1971, LLTV-2 fue destruido mientras se probaba una modificación importante del sistema informático. Su piloto de pruebas, Stuart Present, pudo eyectarse de forma segura. [8]
Gene Cernan pilotó el vehículo LLTV-3 superviviente el 13 de noviembre de 1972, tres semanas antes del Apolo 17. [8] LLTV-3 (NASA 952) está ahora en exhibición en el Centro Espacial Johnson . [8]
Había dos modos de vuelo distintos para el LLRV y el LLTV. El modo básico era con el motor arreglado para que permaneciera "normal" con respecto a la carrocería.
En el "Modo Sim Lunar" con cardán, se permitió que el motor turbofan con cardán libre girara y se mantenía apuntando hacia abajo, hacia el centro de masa de la Tierra, independientemente de la actitud del LLRV; esto permitió que el vehículo se inclinara en ángulos mucho mayores que serían típicos de flotar y maniobrar sobre la superficie lunar. A pesar de su apariencia desgarbada, el LLRV estaba equipado con una gama altamente sofisticada de sensores tempranos (principalmente radar Doppler ) y hardware computacional. El sistema no tenía un nombre específico, pero el efecto que producía se llamaba "Modo Sim Lunar". [11] Este fue el grado más alto de simulación basada en hardware. No era un sistema para aliviar al piloto, como lo hace un piloto automático , ni pretendía introducir ningún tipo de seguridad o economía.
El modo Lunar Sim también se puede considerar como una combinación de aumento de la estabilidad y recálculo de la aceleración vertical según la constante de gravedad lunar, todo ello seguido de una acción correctiva instantánea. El modo Lunar Sim del LLRV incluso pudo corregir las ráfagas de viento en milisegundos, ya que habrían perturbado la impresión de que faltaba atmósfera.
Los comentarios del piloto de pruebas del FRC, Don Mallick, después del primer vuelo del vehículo en el modo de simulación lunar ilustran la experiencia de pilotar el LLRV: [12]
Como declaración general sobre la capacidad de traslación en la Tierra versus la capacidad de traslación en la simulación lunar; el vehículo se reduce de un vehículo de respuesta alta muy positiva a un vehículo de respuesta muy baja o débil. Estoy seguro que con entrenamiento y experiencia el piloto podrá incrementar el desempeño general del vehículo-piloto una vez que se adapte a las bajas aceleraciones de traslación disponibles, así como el retraso que sigue junto con la anticipación que se requiere para controlar adecuadamente. el vehículo. Incluso con este entrenamiento, el piloto se enfrenta a la situación de que aproximadamente 5/6 de su capacidad de maniobra traslacional se aleja de la de la Tierra, lo que supone un cambio marcado.
Deke Slayton , entonces astronauta jefe de la NASA , dijo más tarde que no había forma de simular un alunizaje excepto volando el LLRV.
Características generales
Actuación
El sistema de control electrónico del vehículo de entrenamiento de alunizaje fue desarrollado para la NASA por Bell Aerosystems , Inc., que tenía instalaciones de ingeniería ubicadas en Niagara Falls , Nueva York . El LLTV era un vehículo de segunda generación, después del Vehículo de Investigación de Alunizaje Lunar, utilizado por los astronautas del Programa Apolo de la NASA para desarrollar habilidades de pilotaje. El LLTV brindó a los comandantes del programa Apolo la oportunidad de experimentar las características de vuelo asociadas con las condiciones de gravedad de 1/6 en la Luna. El primer vehículo LLTV se ensambló en la Base de la Fuerza Aérea de Ellington en Houston, Texas, en 1967. Finalmente se entregaron tres vehículos LLTV a la Base Aérea de Ellington. El último restante de los tres vehículos LLTV está en exhibición en el Centro de Naves Espaciales Johnson en Houston, Texas.
El sistema de control electrónico fue diseñado con canales redundantes que utilizaban lógica 2 de 2. Las salidas de cada canal primario se compararon de forma continua. Si se detectaba una falla en el sistema de control primario, entonces el control cambiaba automáticamente a un canal de respaldo idéntico y el piloto inmediatamente tomaba medidas para llevar el vehículo al suelo. Todos los controles eran circuitos analógicos que utilizaban módulos amplificadores de transistores Burr-Brown y otros componentes analógicos.
Dos de los cinco vehículos sobreviven:
Aeronaves de función, configuración y época comparables.
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